4) Зависимость между объемом, давлением и температурой.

В пластовых условиях газ может находиться в свободном состоянии, скапливаясь в верхней части месторождения, образуя газовую шапку, или в растворенном виде в нефти.

Известно, что состояние газа характеризуется давлением Р, температурой Т и объемом V. Эти основные параметры связаны между собой соотношением, которое называется уравнением состояния газа.

Менделеев и Клапейрон предложили следующее уравнение состояния идеального газа:

РV = nRT, (2.8)

где n – число молей.

Идеальным называется газ, собственный объем молекул которого пренебрежимо мал по сравнению с объемом, занимаемым газом, и между молекулами которого отсутствует взаимодействие.

Углеводородные природные газы представляют собою смесь различных газов, поэтому они отличаются от идеального газа.

При описании состояния природного газа используют уравнение Клапейрона – Менделеева, в котором с помощью поправки (коэффициента сверхсжимаемости) учитывается отклонение поведения реального газа от законов сжатия и расширения идеального газа (для жидкости следует использовать термин «сжимаемость», а для газов – «сверхсжимаемость»):

РV=z(m/M)RТ, (2.9)

где Р – давление, Па; V – объем газа, м³;

z – коэффициент сверхсжимаемости газа; m – масса газа, кг;

M – молекулярная масса газа, кг/кмоль;

R – универсальная газовая постоянная, R = 8,314 Дж/(моль∙К);

Т – абсолютная температура газа, °К.

Значение коэффициента сверхсжимаемости можно найти приближенно графически (по кривым Брауна). Коэффициенты сверхсжимаемости на этом графике зависят от приведенного давления и приведенной температуры.

Приведенным давлением Р_пр называется отношение давле­ния газа к его критическому давлению Р_кр:

(2.10)

Приведенной температурой газа Т_пр называется отношение абсолютной температуры газа Т к его критической темпера­туре Т_кр:

(2.11)

Критическая температура Т_кр – это температура, при кото­рой исчезает граница между жидкостью и паром. Давление, соответствующее точке критической температуры, называется критическим давлением.

Для углеводородных газов, представ­ляющих собой смесь отдельных компонентов, величины Р_кр и Т_кр определяются как среднекритические (или псевдокрити­ческие).

5) Растворимость газа в нефти показывает, сколько газа растворяется в единице объема жидкости при повышении давления на единицу. В зависимости от условий растворения коэффициент растворимости изменяется от 0,410^-5 до 510^-5 Па^-1.

Растворимость газа в нефти зависит от состава газа и нефти, а также от температуры. В более легких нефтях углеводородные газы растворяются лучше, чем в тяжелых. С повышением температуры растворимость газовой смеси уменьшается.

6) В составе природных газов всегда содержится влага. Это объясняется тем, что в пласте всегда присутствует пластовая вода.

Влажность газа – это массовое содержание воды в единице объема газа. Выражается в г/м³, или в кг/1000м³:

W = M_в/V_г (2.12)

Влагосодержание зависит от давления, температуры, состава газа и минерализации воды.

7) Теплоемкость газа – количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы газа на 1 ^оС. Измеряется в кДж/(кг∙град).

Теплота сгорания газа – количество тепла, выделяющееся при сжигании единицы веса или единицы объема газа. Выражается в кДж/кг или кДж/м³.